对浮头式换热器失效及其故障的分析

高影（大庆石化公司能源管理中心，黑龙江 大庆 163000）

对浮头式换热器失效及其故障的分析

高影
（大庆石化公司能源管理中心，黑龙江 大庆 163000）

本文就浮头式换热器失效原因及其故障原因进行粗浅分析，可为广大同行在浮头式换热器的故障处理上提供有益参考。

浮头式换热器；失效；故障分析

浮头式换热器因其管束可以抽出且清洗方便，不会产生温差应力等优点，备受青睐并被广泛应用于石油、化工等行业。然而，由于其管程内外介质的压力不同，在介质的腐蚀、冲刷下，换热器常常出现故障，严重地影响生产装置的正常运行，影响整个企业的经济效益，因此，如何掌握浮头式换热器失效及其故障产生的原因，进而解决故障问题已成为企业生产运行中不可忽视的重要问题。笔者结合个人实践工作经验与相关参考文献，就浮头式换热器失效及其故障原因进行粗浅的分析，希望通过笔者的阐述，能够为广大同行在浮头式换热器的故障处理上提供一些有益的参考建议。

1　浮头式换热器失效原因分析

对浮头式换热器进行科学合理的失效分析，不仅可以帮助工作人员及时、准确的判明事故发生的原因，找出解决办法，也能够为下一次事故的发生预先做好防范措施，最大程度的降低同类事故的再次发生。正因如此，做好浮头式换热器的失效原因分析对确保生产运行有着至关重要的影响。目前，在浮头式换热器失效分析上，我们主要采取：疲劳分析、腐蚀失效分析、残骸分析、统计分析以及系统分析。其中，疲劳分析与腐蚀失效分析为目前一般性失效事件中应用最为频繁的。疲劳分析是指在压力的交变下所引发的机械应力突变，以及在温度交变情况下所引发的温差应力交变。腐蚀失效分析则是指在和介质接触的器壁，因为介质的不断腐蚀而造成了损坏。而在重大、恶性失效事故中，残骸分析、统计分析和系统分析则为主要应用手段，其中残骸分析是最常用的方法之一。而寻找破损件、断裂源位置及分析断裂源产生的原因及其影响因素则是残骸分析法中的关键技术所在。尤其是通过分析，我们可以清楚的看到，引发浮头换热器失效的主要原因包括以下几点：第一，设计本身就存在不合理性，以至于在实际工作中由于工作压力过大，而造成失效；第二，在生产制造中，由于制造工艺存在问题，以至于整个换热器的结构、尺寸均不合理，且表面质量较差，残余应力过大造成失效问题；第三，在换热器材料的选择上，其材质性能不合格或者存在严重的质量问题，而造成后期使用上的严重失效事故；第四，在实际使用过程中，由于使用不当而造成的人为失效故障问题；第五，由于设备老化、超过服役期限而造成的自然失效。

要想做好浮头式换热器的失效分析，我们不能仅靠其中任何一项原因单纯的进行诊断与研究，而是应该将所有的情况都要考虑进去，进行综合的考评并得出结论，如在发生失效事故以后，要及时的收集到所有失效现象与特征，并对这些数据进行归纳、分析，去伪存真。然而，在用排除法与求证法，经过若干实验不断的缩小失效原因，进而初步得到失效原因结论。此时还不能确定失效原因的时候，还应该根据所得的初步结论，进行进一步的验证与求解，最后得出最为公正、准确的科学结论。

2　浮头式换热器的故障原因分析

通过数据分析与相关的调查，我们可以看到，在浮头式换热器的实际使用过程中，往往会出现一些故障，如：管箱内发生泄漏、管束及连接处出现泄露、法兰发生泄漏、腐蚀性泄漏及堵塞等情况。这些都严重影响到浮头式换热器的正常运行与工作。若想切实解决这些故障问题，就必须了解产生故障的原因。

第一，造成浮头式换热器管箱内发生泄漏故障的主要原因包括以下几点：由于管板与隔板之间的连接不紧密而造成泄漏故障；管程与管箱盖板之间的密封不严而出现泄露故障；隔板与壳体之间的连接不紧密而造成的泄漏故障。

第二，造成浮头式换热器管束发生泄漏故障的主要原因包括以下几点：因为管束的不断振动，而导致管子逐渐变薄，最终造成磨损失效；由于长年的污垢沉积，而使得有害离子不断浓缩，最终导致管壁被腐蚀而穿孔造成故障。

第三，造成浮头式换热器法兰密封面发生泄漏的主要原因与垫片残余压紧应力、垫片内外侧压差及密封宽度，螺栓预紧力等因素有直接联系。因此，要想解决这一问题，在实际工作中，我们可以采用合适的密封结构、合理的垫片形式及垫片材质，这才是解决浮头、管箱泄漏的关键。

第四，造成浮头式换热器堵塞的主要原因包括以下几点：外来杂质引起的堵塞，如泥沙、上游冲来的垢物和腐蚀物；本身腐蚀物堆积所致；介质中的微生物结垢堆积及介质本身形成水垢。尤其是通过分析，可知90％以上的浮头式换热器都在不同程度上存在着污垢堵塞问题，一旦出现此种问题，不仅会严重影响浮头式换热器的热性能，还会大大降低热效率，增加运行成本，同时，处理结垢也会进一步增加企业的清洗成本。

3　结语

本文对浮头式换热器的失效原因以及故障原因进行了粗浅的分析，希望通过笔者的阐述，能够让更多的人清楚的认识到，在实际应用中因为浮头式换热器的管束可以直接抽出来且容易清洗，又不会受到温差应力的影响而在化工装置中备受青睐，广泛应用于各个制造业之中。浮头式换热器能否稳定运行，已成为确保机械设备顺利周期运行的关键和生产运行中不可忽视的重要问题。通过本文的粗浅探讨，能够为广大同行进一步了解浮头式换热器的实际应用情况做出有益的参考。

［1］ 周涛.浮头式换热器失效分析与延寿技术［D］.西安：西安石油大学，2011.

［2］ 周涛，徐东，李小红.浮头式换热器失效及故障分析［J］.甘肃科技，2009，（07）：23.

The Floating Head Heat Exchanger Failure and Its Failure Analysis

GAO Ying
（Daqing Petrochemical Co energy management centre，Daqing163000，China）

In this paper，floating head heat exchanger failure causes and failure cause of superficial analysis，for the majority of peers in the floatinghead for the fault treatment ofthe heat exchanger toprovide a useful reference.

Floatinghead heat exchanger；Failure；Failure analysis

TG434

B

1674-8646（2015）08-0008-01

2015-07-09